L'ère de l'extension du Bitcoin est arrivée
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L'ère de l'extension du Bitcoin est arrivée
StarkWare a un énorme potentiel pour démontrer sa force à l'ère du OP_CAT de Bitcoin.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : Wilson Lee, contributeur principal de Biteye
Édition : Crush, contributeur principal de Biteye
01 Introduction
Il est bien connu que l'impossibilité du calcul universel sur Bitcoin constitue une limitation majeure. De nombreuses blockchains anciennes, notamment Ethereum, se sont efforcées de dépasser cette limite afin d'apporter le calcul universel à la blockchain, tandis que Bitcoin s'est fermement positionné comme « or numérique ».
Après le succès fulgurant des inscriptions et des runes — nouveaux actifs apparaissant sur Bitcoin — le marché a pris conscience du potentiel énorme qu'il y a à étendre les capacités du « or numérique ». Diverses solutions de mise à l'échelle de Bitcoin ont alors fait leur apparition, donnant lieu à un paysage florissant. Parmi celles-ci, la proposition de retour de OP_CAT attire particulièrement l'attention.
Avec l'introduction de OP_CAT, la technologie STARK pourrait permettre à Bitcoin de valider des preuves à connaissance nulle (zero-knowledge proofs), ouvrant ainsi la voie à une véritable capacité de calcul universel sur Bitcoin.
En juillet dernier, StarkWare a lancé un fonds de recherche doté de 1 million de dollars dédié à OP_CAT, dans le but d'étudier les avantages et inconvénients liés à l'activation de cet opcode sur Bitcoin. Il est clair que StarkWare possède un potentiel considérable pour briller dans une ère où OP_CAT serait réactivé sur Bitcoin.
02 L’histoire de OP_CAT : passé et présent
La disparition de OP_CAT
OP_CAT est un opcode du script Bitcoin dont la fonction consiste à concaténer deux éléments présents dans la pile. Cette opération est très utile lors de la construction de scripts transactionnels complexes, car elle augmente la souplesse du langage script.
Le script Bitcoin est un langage de programmation basé sur une pile, et les opcodes en constituent les instructions élémentaires. Ces opcodes permettent d'exécuter des vérifications conditionnelles, des validations de signature, etc., mais offrent des capacités de calcul relativement limitées.
Ethereum, quant à lui, a introduit une machine virtuelle (EVM) qui confère à la blockchain des capacités de calcul bien plus puissantes. L'EVM permet aux développeurs d'écrire des contrats intelligents arbitrairement complexes. Comme Bitcoin, l'EVM repose également sur des opcodes pour transmettre des instructions de base à l'ordinateur, mais avec des fonctionnalités nettement plus étendues.
La différence fondamentale réside dans le fait que les opcodes de Bitcoin servent principalement à vérifier la validité des transactions, tandis que ceux d'Ethereum exécutent une logique beaucoup plus complexe. Cette distinction permet à Ethereum de réaliser du calcul universel, alors que les capacités computationnelles de Bitcoin restent limitées.
Le caractère décentralisé de la blockchain implique que les ressources de calcul sont précieuses, ce qui nécessite des mécanismes de protection contre les attaques malveillantes (telles que les attaques DDOS) pouvant entraîner une surconsommation excessive. Ethereum contrôle la consommation de ressources par transaction via un plafond de gaz (gas limit). Une fois le gaz épuisé, l'exécution de la transaction s'arrête, empêchant ainsi que tout le réseau Ethereum ne soit bloqué par une seule transaction en boucle infinie.
OP_CAT, en permettant la concaténation d'éléments dans la pile, introduit davantage de logique dans un calcul unitaire, augmentant ainsi la flexibilité du script Bitcoin. Toutefois, cela expose aussi à des risques d'attaques DDOS.
Pour des raisons de sécurité, Satoshi Nakamoto a supprimé OP_CAT en 2010 afin de réduire la surface d'attaque, privant ainsi Bitcoin d'une certaine souplesse scriptique, notamment dans les cas nécessitant la concaténation de données.
Le retour de OP_CAT : extension des capacités et controverses
Avec l'expansion du réseau Bitcoin et l'émergence de besoins fonctionnels accrus, la communauté a commencé à réexaminer OP_CAT, estimant qu'il pourrait jouer un rôle important dans les solutions de mise à l'échelle.
Récemment, les discussions autour de la réintroduction de OP_CAT se sont intensifiées, surtout en raison de ses liens potentiels avec l'extension des fonctionnalités de Bitcoin et les contrats intelligents. Par ailleurs, grâce à des mises à jour du protocole telles que Taproot, les préoccupations relatives à la sécurité et à l'utilisation de la mémoire ont progressivement été atténuées, renforçant ainsi les appels à la réactivation de OP_CAT.
En octobre 2023, une proposition visant à réintroduire OP_CAT, formulée par les développeurs Ethan Heilman et Armin Sabouri, a suscité une large attention.
Cette proposition vise à restaurer l'opcode OP_CAT via un soft fork, ce qui améliorerait considérablement les fonctionnalités du script Bitcoin, en particulier dans Tapscript (le langage de script des transactions Taproot), permettant ainsi de mettre en œuvre des fonctions contractuelles complexes.
Suite au succès des inscriptions et des runes, les discussions autour de OP_CAT sont devenues plus formelles cette année. Grâce à l'impulsion communautaire, la proposition OP_CAT a officiellement reçu le numéro BIP-420 (BIP signifiant Bitcoin Improvement Proposal).
Ce numéro a ensuite été changé en BIP-347. Le but principal du BIP-347 est d'introduire des conditions plus complexes (appelées « accords »), permettant ainsi des contrats intelligents plus avancés, des ponts inter-chaînes et des transactions sur chaîne. La mise en œuvre de ces « accords » permettrait d'introduire sur Bitcoin des fonctionnalités telles que des transactions de type « coffre-fort », des paiements réversibles, des paiements périodiques ou encore des outils financiers complexes (comme la fiducie ou les obligations).
Bien que OP_CAT puisse apporter des bénéfices significatifs, il soulève également certains défis. Par exemple, sa mise en œuvre pourrait augmenter la complexité de Bitcoin, posant des risques en matière de sécurité et de division du réseau (fork). En outre, certains membres de la communauté craignent que ces nouvelles fonctionnalités nuisent à la simplicité et à l'accessibilité de Bitcoin.
Par conséquent, les impacts du retour de OP_CAT nécessitent encore des discussions et des explorations continues.
03 Pourquoi STARK ?
STARK est un système de preuve à connaissance nulle développé par StarkWare. Similaire au SNARK bien connu, STARK permet également de transformer l'exécution de programmes complexes en preuves à connaissance nulle faciles à vérifier, réalisant ainsi une mise à l'échelle. Cette approche permet de compresser massivement la charge de calcul de nombreuses transactions et d'en valider rapidement la correction.
L'idée fondamentale des preuves à connaissance nulle
Le principe central des preuves à connaissance nulle consiste à transformer le résultat d'un calcul complexe en une « proposition » simple et rapide à vérifier, sans que le vérificateur n'ait besoin de refaire lui-même le calcul pour confirmer la justesse du résultat.
Par exemple, imaginons qu'un calcul complexe prenne plusieurs secondes, voire minutes, à s'exécuter. Pour vérifier son résultat, la méthode la plus directe serait de répéter ce calcul pendant la même durée. Cependant, si l'on convertit l'intégralité du processus en une preuve à connaissance nulle, la vérification peut être réduite à quelques millisecondes.
Différences techniques entre STARK et SNARK
La différence clé entre STARK et SNARK réside dans leurs bases mathématiques, c’est-à-dire les méthodes mathématiques utilisées pour générer et vérifier les preuves à connaissance nulle.
Le SNARK repose principalement sur les appariements de courbes elliptiques. Bien que cette méthode permette de produire des preuves à connaissance nulle très compactes, elle n'utilise pas d'opérations de hachage. De plus, les calculs SNARK dépendent des propriétés des courbes elliptiques, ce qui peut limiter leur applicabilité dans certains contextes.
À l'inverse, STARK repose entièrement sur les fonctions de hachage et les engagements polynomiaux comme opérations fondamentales. Les fonctions de hachage sont des outils cryptographiques largement utilisés dans les systèmes blockchain comme Bitcoin. Elles transforment une entrée de longueur arbitraire en une sortie de longueur fixe, offrant à la fois efficacité et sécurité élevée.
Adéquation : STARK et Bitcoin
Étant donné que le système Bitcoin est lui-même construit autour des calculs de hachage, l'approche computationnelle de STARK s'aligne parfaitement sur les opérations natives de Bitcoin.
Les opérations de hachage de STARK peuvent s'intégrer plus directement à la logique existante de calcul de hachage sur Bitcoin. Cette compatibilité signifie que STARK peut implémenter des preuves à connaissance nulle de manière plus efficace sur le réseau Bitcoin, sans nécessiter de modifications majeures du mécanisme de calcul actuel.
Pourquoi OP_CAT est-il une condition préalable ?
OP_CAT joue un rôle essentiel en concaténant les éléments de la pile, ce qui est crucial pour construire des scripts de validation complexes pour les preuves à connaissance nulle. Grâce à OP_CAT, le script Bitcoin peut manipuler de manière plus flexible la combinaison de plusieurs segments de données, supportant ainsi des structures logiques plus sophistiquées durant la phase de validation. Cela rend possible l'intégration de STARK, car OP_CAT fournit les capacités scriptiques nécessaires à la vérification des preuves STARK.
Plus précisément, l'introduction de OP_CAT permettrait à Bitcoin de prendre en charge les opérations de données complexes requises par les preuves STARK, telles que la concaténation, la vérification et les itérations. Ces opérations sont indispensables dans les processus de génération et de vérification des preuves à connaissance nulle. Grâce à OP_CAT, Bitcoin pourrait conserver une haute efficacité de vérification et une sécurité robuste, sans devenir Turing-complet, rendant ainsi l'application de STARK sur le réseau Bitcoin viable.
04 Conclusion et perspectives
La mise à l'échelle de Bitcoin, désormais un axe central émergent de l'industrie, revêt une importance capitale pour son développement durable. Sur ce terrain, StarkWare, fort de sa position de leader dans les technologies de preuve à connaissance nulle et de mise à l'échelle, démontre une forte capacité d'innovation.
Toutefois, l'application réussie de STARK reste tributaire du développement futur de fonctionnalités telles que OP_CAT. Nous saluons les efforts continus et l'exploration menés par diverses équipes techniques dans ce domaine, espérant qu'ensemble elles contribueront à l'évolution de l'écosystème Bitcoin.
À l'avenir, avec l'introduction de OP_CAT, StarkWare devrait briller particulièrement dans cette nouvelle ère, consolidant davantage sa position de leader dans la mise à l'échelle des blockchains. Nous croyons au potentiel de StarkWare pour impulser la scalabilité de Bitcoin et améliorer l'efficacité du réseau, et nous attendons avec intérêt de nouvelles percées et innovations dans la technologie blockchain.
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